细胞工程与基因工程育种
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细胞工程：是以细胞为基本单位在离体
条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某 些生物学特性按照人们的意愿发生改变， 从而改良生物品种和创造新种，或加速繁 育动植物个体或获得有用物质的过程。细 胞工程包括的内容有细胞融合技术、组织 培养技术、细胞器移植技术和染色体工程 技术。
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植物细胞培养及其突变体筛选
单细胞培养
单离细胞的方法： 单细胞培养方法： 培养细胞的密度及活力测定：
细胞突变体的筛选：
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单离细胞的方法
• 物理方法 • 化学方法 • 酶法
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单细胞培养方法
液体浅层培养 微滴培养 平板培养 看护培养 饲喂层培养 条件培养
植物离体培养：即广义的植物组织培养，
是指通过无菌操作，将植物的组织、器官、 细胞以及原生质体等接种于人工配制的培 养基上，在人工控制的环境条件下进行培 养，以获得再生的完整植株和生产具有经 济价值的其他生物产品的一种技术。是现 代生物技术的一个重要组成部分。
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生物技术（biotechnology、生物工程或生物 工艺学)：是指以生命科学为基础，利用生物 体系和工程原理创造新品种和生产生物制品 的综合性科学技术。
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花药和花粉培养技术
花药培养
材料的选取 材料灭菌 接种培养 再生单倍体植株
花粉培养: 影响花药及花粉培养的因素
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花粉培养
花粉的分离
机械分离法 自然散落法
花粉的培养
浅层液体培养法 看护培养法wk.baidu.com
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影响花药及花粉培养的因素
供体植株的基因型 培养基 小孢子发育阶段 供体植株的生理状态及培养前的预处理 培养方式
第十八章 细胞工程与基因工程育种
植物离体培养的概念与应用: 组织与器官培养: 花药和花粉培养与单倍体育种: 植物细胞培养及其突变体筛选: 原生质体培养与体细胞杂交:
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植物离体培养的概念与应用
植物离体培养的概念： 植物离体培养的类型： 植物离体培养在药用植物育种中的应用：
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生根 试管苗移栽大田
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花药和花粉培养与单倍体育种
单倍体在植物育种上的重要性 花药和花粉培养技术 单倍体植株的染色体加倍
自然加倍 人工诱导加倍 从愈伤组织再生二倍体植株
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单倍体在植物育种上的重要性
单倍体染色体加倍可获得纯合二倍体 有利于远缘杂交新类型的培育和稳定 与诱变育种相结合可加速育种进程 可作为外源基因转化的受体系统
基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程 生物化学工程 蛋白质工程
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基因工程：就是将生物体的遗传物质（DNA）
取出进行体外操作，包括基因的分离、剪切、 拼接、组合，然后将其转入寄主细胞，外源 基因在寄主细胞内大量复制、表达，从而使 寄主具有新的遗传性。基因工程是按照人们 的预想重新设计生命。因为是遗传物质的重 新组合，所以也叫重组DNA工程
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组织与器官培养
实验室
无菌操作室 培养室 化学实验室、洗涤消毒室和细胞学实验室
培养条件 步骤与方法
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培养条件
培养基 无菌操作 培养的环境条件
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培养基
种类
固体培养基 液体培养基
营养成分 配方：常用的有MS、ER、B5、SH、HE等。 配制
洗涤 母液的配制 配制步骤
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培养的环境条件
光照：白色荧光灯，光强1000~5000Lx， 12~16hr，用自动定时器控制光照时间 温度：多为25±2℃ 湿度：
容器内湿度：100% 环境湿度：要求70%~80%
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组织培养的步骤与方法
无菌培养的建立 营养繁殖体的增殖
诱导腋芽的发生 诱导产生不定芽 体细胞胚胎发生
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有机成分
能量物质：常用2%~3%蔗糖 氨基酸：常用甘氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、精 氨酸、酪氨酸、谷氨酸、天冬酰胺等 维生素：常用Vc、VB1、VB6、生物素、烟酸、 叶酸、肌醇等。
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无菌操作
污染来源
培养基及玻璃器皿 无菌操作室、所用器械 外植体
材料的消毒
A消g毒NO剂3、的H种g类Cl：2、C酒a(精Cl等0)2、NaClO、H2O2、 消毒方法：材料修整——流水冲洗——药剂 消毒（常用75%乙醇浸渍30s —— 0.1%升汞 浸泡2~10min或2%~10% NaClO浸泡 10~30min——无菌蒸馏水冲洗3~5次）
每平板接种的细胞总数=每毫升培养液中的 细胞数目X该平板细胞培养液的毫升数 每平板形成的细胞团数计数方法
低倍显微镜下直接计算 细胞团显影法
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细胞突变体的筛选
细胞突变体筛选的一般技术
细胞材料的选择 诱发突变的方法 突变细胞的选择方法
突变性状的遗传基础及其稳定性鉴定 农业上有用性状的突变体离体筛选
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DNA理化转移方法
• 化学刺激质粒入原生质体 • 电融合法 • 微注射 • 基因枪法 • 超声波处理法 • 碳化硅纤维介导DNA转移法 • 电泳法
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转基因植株的鉴定
• 外源基因整合的鉴定 • 外源基因转录水平的鉴定 • 外源基因表达蛋白的检测 • 报告基因的酶法检测
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植物基因工程的方法与步骤
• 目的基因的分离和克隆 • 目的（外源）基因的导入 • 转基因植株的鉴定
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目的基因的分离和克隆
• 鸟枪法 • mRNA分离法 • 转座子标签法及T-DNA插入突变法 • 基因图谱的克隆法
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目的（外源）基因的导入
• 农杆菌介导的遗传转化 • DNA理化转移方法 • 种质系统转化法 • 微激光束法 • 病毒载体法
原生质体培养与体细胞杂交
原生质体的分离 原生质体的培养 原生质体的融合 原生质体融合体的发育及杂种细胞的筛 选 体细胞杂种植株的再生及其鉴定
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原生质体的分离
分离原生质体的材料来源 叶肉组织，无菌苗的子叶，愈伤组织及 悬浮细胞最常用。 分离植物原生质体的酶 原生质体分离的操作程序
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原生质体的培养
原生质体的培养方法 原生质体的分裂与增殖 植株再生
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原生质体的融合
原生质体融合的类型 诱导融合的方法和步骤
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胚性愈伤组织
纯化后的原生质体
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基因工程育种
分子育种：运用分子生物学技术，通过直 接手段或间接手段选育新品种的途径。
基因工程与育种
分子标记辅助育种
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基因工程与育种
基因工程的概念与作用 植物基因工程的方法与步骤 基因工程的安全性评价
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基因工程的作用
• 抗病基因工程 • 抗虫基因工程 • 抗除草剂基因工程 • 抗逆境基因工程 • 提高果实耐贮性和切花寿命基因工程 • 提高产量和改良品质基因工程
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营养成分
无机成分
大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S等。 微量元素：Fe、Na、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I 等
有机成分
天然复合物：常用的有椰乳、酵母提取物、水 解酪蛋白等，还有番茄汁、黄瓜汁、橙汁、马铃 薯汁等。
植物生长调节剂
生长素：常用的有2,4 -D、NAA、IAA、IBA等 细胞分裂素：常用的有6-BA、KT、ZT等 赤霉素：GA3
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培养细胞的密度及活力测定
起始培养的细胞密度：每毫升培养液 104~108个细胞 细胞活力测定：染色法
荧光素双醋酸盐（FDA） 酚藏花红 Evans blue(Evans 蓝）
植板率的测定：
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植板率：每个平板接种细胞总 数中形成细胞团的百分率
植板率=每平板形成的细胞团数/每平板 接种的细胞总数 ×100%
酶工程：指利用酶、细胞和细胞器所具
有的某些特异催化功能，借助生物反应器 和工艺过程来生产人类所需要的产品的一 种技术。
发酵工程：指给微生物提供最适宜的生
长条件，利用微生物的某种特定的功能， 通过现代化工程技术手段生产人类需要的 产品。又称微生物工程。
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生物化学工程：简称生化工程，是由
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基因工程的安全性评价
• 安全性评价的意义 • 安全性评价与控制措施 • 申报与审批制度
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分子标记辅助育种
分子标记的种类及其原理和方法
RFLP标记 RAPD标记 AFLP标记 SSR标记
分子标记辅助育种的应用
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分子标记辅助育种的应用
分子标记与育种亲本选择 分子标记与育种过程监测和个体的鉴定 分子标记与品种审定
对病害的抗性 对土壤障碍的抗耐性 对除草剂的抗性 对温度的抗耐性
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• 植物原生质体：是指除去细胞壁的由质 膜包裹着的具有生活力的裸细胞。
• 原生质体融合：也称体细胞杂交，指使 不同的原生质体相互融合形成杂种细胞， 再经过人工培养诱导杂种细胞分化形成 植株的过程。
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植物离体培养的类型（按外植体的种 类和培养目的来分）:
胚胎培养 组织培养 器官培养 花粉培养与花药培养 细胞培养 原生质体培养
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外植体：在离体条件下，分 离下来进行培养的部分称为 外植体。
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植物离体培养在药用植物育种中的应用
扩大变异范围 克服远缘杂交的一些障碍 获得体细胞杂种 倍性控制 突变的诱导和离体选择 加速亲本材料的纯化 快速无性繁殖 获得脱毒苗 种质资源的试管保存 可作为外源基因转化的受体系统
生物科学与化学工程相结合的交叉学科， 主要研究将生物技术的实验室研究成果转 化为生产力过程中的带有共性的工程技术 问题。
蛋白质工程：指利用生物技术手段对蛋
白质的DNA编码序列进行有目的的改造并 分离、纯化蛋白质，从而获取自然界没有 的、具有优良性质或适用于工业生产条件 的全新蛋白质的技术。
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细胞工程：是以细胞为基本单位在离体
条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某 些生物学特性按照人们的意愿发生改变， 从而改良生物品种和创造新种，或加速繁 育动植物个体或获得有用物质的过程。细 胞工程包括的内容有细胞融合技术、组织 培养技术、细胞器移植技术和染色体工程 技术。
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植物细胞培养及其突变体筛选
单细胞培养
单离细胞的方法： 单细胞培养方法： 培养细胞的密度及活力测定：
细胞突变体的筛选：
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单离细胞的方法
• 物理方法 • 化学方法 • 酶法
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单细胞培养方法
液体浅层培养 微滴培养 平板培养 看护培养 饲喂层培养 条件培养
植物离体培养：即广义的植物组织培养，
是指通过无菌操作，将植物的组织、器官、 细胞以及原生质体等接种于人工配制的培 养基上，在人工控制的环境条件下进行培 养，以获得再生的完整植株和生产具有经 济价值的其他生物产品的一种技术。是现 代生物技术的一个重要组成部分。
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生物技术（biotechnology、生物工程或生物 工艺学)：是指以生命科学为基础，利用生物 体系和工程原理创造新品种和生产生物制品 的综合性科学技术。
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花药和花粉培养技术
花药培养
材料的选取 材料灭菌 接种培养 再生单倍体植株
花粉培养: 影响花药及花粉培养的因素
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花粉培养
花粉的分离
机械分离法 自然散落法
花粉的培养
浅层液体培养法 看护培养法wk.baidu.com
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影响花药及花粉培养的因素
供体植株的基因型 培养基 小孢子发育阶段 供体植株的生理状态及培养前的预处理 培养方式
第十八章 细胞工程与基因工程育种
植物离体培养的概念与应用: 组织与器官培养: 花药和花粉培养与单倍体育种: 植物细胞培养及其突变体筛选: 原生质体培养与体细胞杂交:
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植物离体培养的概念与应用
植物离体培养的概念： 植物离体培养的类型： 植物离体培养在药用植物育种中的应用：
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生根 试管苗移栽大田
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花药和花粉培养与单倍体育种
单倍体在植物育种上的重要性 花药和花粉培养技术 单倍体植株的染色体加倍
自然加倍 人工诱导加倍 从愈伤组织再生二倍体植株
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单倍体在植物育种上的重要性
单倍体染色体加倍可获得纯合二倍体 有利于远缘杂交新类型的培育和稳定 与诱变育种相结合可加速育种进程 可作为外源基因转化的受体系统
基因工程 细胞工程 酶工程 发酵工程 生物化学工程 蛋白质工程
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基因工程：就是将生物体的遗传物质（DNA）
取出进行体外操作，包括基因的分离、剪切、 拼接、组合，然后将其转入寄主细胞，外源 基因在寄主细胞内大量复制、表达，从而使 寄主具有新的遗传性。基因工程是按照人们 的预想重新设计生命。因为是遗传物质的重 新组合，所以也叫重组DNA工程
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组织与器官培养
实验室
无菌操作室 培养室 化学实验室、洗涤消毒室和细胞学实验室
培养条件 步骤与方法
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培养条件
培养基 无菌操作 培养的环境条件
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培养基
种类
固体培养基 液体培养基
营养成分 配方：常用的有MS、ER、B5、SH、HE等。 配制
洗涤 母液的配制 配制步骤
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培养的环境条件
光照：白色荧光灯，光强1000~5000Lx， 12~16hr，用自动定时器控制光照时间 温度：多为25±2℃ 湿度：
容器内湿度：100% 环境湿度：要求70%~80%
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组织培养的步骤与方法
无菌培养的建立 营养繁殖体的增殖
诱导腋芽的发生 诱导产生不定芽 体细胞胚胎发生
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有机成分
能量物质：常用2%~3%蔗糖 氨基酸：常用甘氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、精 氨酸、酪氨酸、谷氨酸、天冬酰胺等 维生素：常用Vc、VB1、VB6、生物素、烟酸、 叶酸、肌醇等。
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无菌操作
污染来源
培养基及玻璃器皿 无菌操作室、所用器械 外植体
材料的消毒
A消g毒NO剂3、的H种g类Cl：2、C酒a(精Cl等0)2、NaClO、H2O2、 消毒方法：材料修整——流水冲洗——药剂 消毒（常用75%乙醇浸渍30s —— 0.1%升汞 浸泡2~10min或2%~10% NaClO浸泡 10~30min——无菌蒸馏水冲洗3~5次）
每平板接种的细胞总数=每毫升培养液中的 细胞数目X该平板细胞培养液的毫升数 每平板形成的细胞团数计数方法
低倍显微镜下直接计算 细胞团显影法
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细胞突变体的筛选
细胞突变体筛选的一般技术
细胞材料的选择 诱发突变的方法 突变细胞的选择方法
突变性状的遗传基础及其稳定性鉴定 农业上有用性状的突变体离体筛选
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DNA理化转移方法
• 化学刺激质粒入原生质体 • 电融合法 • 微注射 • 基因枪法 • 超声波处理法 • 碳化硅纤维介导DNA转移法 • 电泳法
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转基因植株的鉴定
• 外源基因整合的鉴定 • 外源基因转录水平的鉴定 • 外源基因表达蛋白的检测 • 报告基因的酶法检测
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植物基因工程的方法与步骤
• 目的基因的分离和克隆 • 目的（外源）基因的导入 • 转基因植株的鉴定
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目的基因的分离和克隆
• 鸟枪法 • mRNA分离法 • 转座子标签法及T-DNA插入突变法 • 基因图谱的克隆法
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目的（外源）基因的导入
• 农杆菌介导的遗传转化 • DNA理化转移方法 • 种质系统转化法 • 微激光束法 • 病毒载体法
原生质体培养与体细胞杂交
原生质体的分离 原生质体的培养 原生质体的融合 原生质体融合体的发育及杂种细胞的筛 选 体细胞杂种植株的再生及其鉴定
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原生质体的分离
分离原生质体的材料来源 叶肉组织，无菌苗的子叶，愈伤组织及 悬浮细胞最常用。 分离植物原生质体的酶 原生质体分离的操作程序
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原生质体的培养
原生质体的培养方法 原生质体的分裂与增殖 植株再生
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原生质体的融合
原生质体融合的类型 诱导融合的方法和步骤
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胚性愈伤组织
纯化后的原生质体
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基因工程育种
分子育种：运用分子生物学技术，通过直 接手段或间接手段选育新品种的途径。
基因工程与育种
分子标记辅助育种
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基因工程与育种
基因工程的概念与作用 植物基因工程的方法与步骤 基因工程的安全性评价
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基因工程的作用
• 抗病基因工程 • 抗虫基因工程 • 抗除草剂基因工程 • 抗逆境基因工程 • 提高果实耐贮性和切花寿命基因工程 • 提高产量和改良品质基因工程
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营养成分
无机成分
大量元素：N、P、K、Ca、Mg、S等。 微量元素：Fe、Na、Mn、B、Zn、Cu、Mo、I 等
有机成分
天然复合物：常用的有椰乳、酵母提取物、水 解酪蛋白等，还有番茄汁、黄瓜汁、橙汁、马铃 薯汁等。
植物生长调节剂
生长素：常用的有2,4 -D、NAA、IAA、IBA等 细胞分裂素：常用的有6-BA、KT、ZT等 赤霉素：GA3
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培养细胞的密度及活力测定
起始培养的细胞密度：每毫升培养液 104~108个细胞 细胞活力测定：染色法
荧光素双醋酸盐（FDA） 酚藏花红 Evans blue(Evans 蓝）
植板率的测定：
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植板率：每个平板接种细胞总 数中形成细胞团的百分率
植板率=每平板形成的细胞团数/每平板 接种的细胞总数 ×100%
酶工程：指利用酶、细胞和细胞器所具
有的某些特异催化功能，借助生物反应器 和工艺过程来生产人类所需要的产品的一 种技术。
发酵工程：指给微生物提供最适宜的生
长条件，利用微生物的某种特定的功能， 通过现代化工程技术手段生产人类需要的 产品。又称微生物工程。
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基因工程的安全性评价
• 安全性评价的意义 • 安全性评价与控制措施 • 申报与审批制度
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分子标记的种类及其原理和方法
RFLP标记 RAPD标记 AFLP标记 SSR标记
分子标记辅助育种的应用
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分子标记与育种亲本选择 分子标记与育种过程监测和个体的鉴定 分子标记与品种审定
对病害的抗性 对土壤障碍的抗耐性 对除草剂的抗性 对温度的抗耐性
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• 植物原生质体：是指除去细胞壁的由质 膜包裹着的具有生活力的裸细胞。
• 原生质体融合：也称体细胞杂交，指使 不同的原生质体相互融合形成杂种细胞， 再经过人工培养诱导杂种细胞分化形成 植株的过程。
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植物离体培养的类型（按外植体的种 类和培养目的来分）:
胚胎培养 组织培养 器官培养 花粉培养与花药培养 细胞培养 原生质体培养
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外植体：在离体条件下，分 离下来进行培养的部分称为 外植体。
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植物离体培养在药用植物育种中的应用
扩大变异范围 克服远缘杂交的一些障碍 获得体细胞杂种 倍性控制 突变的诱导和离体选择 加速亲本材料的纯化 快速无性繁殖 获得脱毒苗 种质资源的试管保存 可作为外源基因转化的受体系统
生物科学与化学工程相结合的交叉学科， 主要研究将生物技术的实验室研究成果转 化为生产力过程中的带有共性的工程技术 问题。
蛋白质工程：指利用生物技术手段对蛋
白质的DNA编码序列进行有目的的改造并 分离、纯化蛋白质，从而获取自然界没有 的、具有优良性质或适用于工业生产条件 的全新蛋白质的技术。
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